課題研究 単位認定発表

秋谷 祐亮

2009年1月20日

ＧＰＳ受信機による高緯度電離圏擾乱の観測と

「れいめい」衛星によるオーロラ観測との比較

目的

• ＧＰＳ受信機による高緯度電離圏の擾乱の観測と「れいめい」衛星によるオーロラ観測とを比較し、両者の関係を明らかにする。

• 「高緯度電離圏擾乱」をどう定義するか？

→ 後で言います。

中間発表の遺言

• 両者を表すことは（プログラムで）できるから、あとは関係を調べる。

• できるだけＧＰＳ受信機の密度が高い所で、変化の多いイベントを見たい。

• 受信機が見る「向き」と擾乱の「大きさ」は、オーロラと関係があるか？

どの地域にターゲットを絞る？

• オーロラがそれなりに発生するところ

→ 地磁気緯度55°以上のところ

→ アラスカ、ロシア北部、スカンジナビア、アイスランド、グリーンランド、南極

• ＧＰＳ受信機が高密度であるところ

→ 日本、アメリカ（含アラスカ）、ヨーロッパ、ニュージーランド

⇒ アラスカ or スカンジナビアがよさそう。

「電離圏の擾乱」の定義

• オーロラは、主に粒子の降り込みによって発生している。→全電子数にもその変化が現れるのでは？

• ＧＰＳ受信機が観測する全電子数は（オーロラ以外の要因でも）わずかながら変化している。

↓

• １時間程度の平均の全電子数から数分のオーダーで１ＴＥＣユニットくらいずれる現象を「擾乱」と考えてみることにする。

「れいめい」衛星の画像の選択

図の緑色の四角形の中に入る画像を選び出した。（約60イベント）

Event １（状況）

• 2007年1月1日11:28:53～11:30:37UT

→ その様子をGoogle Earth上で

• ＧＰＳ衛星PRN8、PRN27が近くに飛んでいた

←８

２７→

Event １（全電子数その１）

ＧＰＳ衛星PRN8を見上げているときの全電子数の変化の様子

（左）北緯62°以上 （右）北緯62°以下 のＧＰＳ受信機

Event １（全電子数その２）

ＧＰＳ衛星PRN27を見上げているときの全電子数の変化の様子

（左）北緯62°以上 （右）北緯62°以下 のＧＰＳ受信機

Event １（擾乱の様子）

• 北緯62°以北のＧＰＳ受信機はオーロラ越しに

ＧＰＳ衛星を見ていて、短い周期で１ＴＥＣユニット程度の全電子数の変化が起きている。

• 北緯62°以南のＧＰＳ受信機ではそのような変化は観測されていない。

→ Google Earth上でも見てみる。

⇒ どうやら「短い時間での全電子数の変化」と「オーロラ」との間には関係がありそう。

Event ２（状況）

• 2007年2月16日11:21:04～11:23:00UT撮影

• 近くを飛んでいたＧＰＳ衛星は

PRN８、PRN１９、PRN２８、PRN２９

• オーロラの輝度はEventより弱い。

• Pathの真ん中あたりでオーロラの端をとらえている。

Event ２（どこを見てるか１）

Event ２（どこを見てるか２）

Event ２（どこを見てるか３）

Event ２（比較するところ）

関連がある？

Event ２

（粒子組成）

11:21UT過ぎに、電子のダイヤグラムが逆Ｖ字型になっている。

＝電子が加速されている。

11:22UT前に一瞬、

10の９乗eVくらいの

エネルギーをもつ電子が降り込んでいる。

Event ２（比較の結果）

• 「れいめい」の軌道の近くには４つのＧＰＳ衛星が飛んでいたが、CENAの受信機がPRN19に向いたときだけ、全電子数の急増が観測された。

• 11:22UT前に、一瞬だけ高エネルギーの電子

（とイオン）が降り込んできているのがＥＩＳＡによって観測されている。

⇒ この一瞬の降り込みをとらえた？

Event ３（状況） • 2007年3月19日11:21:27～11:23:24UT撮影

• ＡＥ指数をみると、このときはEvent １・Event

２よりも静穏。

• 青の波長(427.8nm)で見るのと、緑(557.7nm)・赤(630nm)の波長で見るのとで、オーロラの見え方が違う。

• PRN11、PRN17が近くを飛んでいた。

Event ３（どこを見てるか１）

Event ３（どこを見てるか２）

Event ３（どこを見てるか３）

Event ３（全電子数の変化）

Event ３の全電子数の変化 Event １の全電子数の変化

Event ３の全電子数の変化の周期は、前の２つのイベントと比較すると長い。

5分強

約3分

Event ３（考えられること）

• PRN17の方を見上げているときは、ほとんど全電子数の変化が観測されず、穏やか。

• PRN11の方を見上げている時には、長い周期の全電子数の変化が観測される。

⇒視線方向の問題（真上ではなく横を見ている）、他の現象の影響が伝播してきている。

結論

• 「オーロラが発生している」⇒「全電子数に短い周期で増減（擾乱）が生じる」

• 全電子数の増減の速さは、ＡＥ指数の増減の速さと関係がある。

★ 定量的な関係については…、研究します。

おしまいです。